NO134232B

NO134232B -

Info

Publication number: NO134232B
Application number: NO3487/72A
Authority: NO
Inventors: B J P Glotin; J Franc; J P Ribeyre
Original assignee: Flopetrol Services Inc
Priority date: 1971-09-29
Filing date: 1972-09-28
Publication date: 1976-05-24
Also published as: AU4719672A; JPS5310687B2; AU467481B2; JPS4872731A; NL7213190A; OA04187A; FR2154901A5; NO134232C; CA962582A; BR7206697D0; US3894831A; GB1400549A

Description

Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et apparat for forbrenning av væskeformede hydrokarboner. Spesielt angår den en ny og forbedret fremgangsmåte og apparat for forbrenning av den frembragte olje ved testing av brønner i sjø- eller hav-områder . This invention relates to a method and an apparatus for burning liquid hydrocarbons. In particular, it concerns a new and improved method and apparatus for burning the produced oil when testing wells in sea or ocean areas.

Når borstamme- eller produksjonstesting utføres ved slike fralandsbrønner oppstår mange problemer i forbindelse med fjernin-gen av de hydrokarbonprodukter som frembringes. Av sikkerhets-årsaker er det høyst uønsket i det hele tatt å overveie lagring av disse produkter på boreplattformen. Videre er lasting og transport av slike produkter ved hjelp av tankskip forbundet med en rekke tekniske problemer og disse operasjoner vil falle tem-melig kostbare. Følgelig er forbrenning på stedet av råolje og gassene i alminnelighet ansett for å være den gunstigste måte å fjerne produktene på. When drill stem or production testing is carried out at such offshore wells, many problems arise in connection with the removal of the hydrocarbon products that are produced. For safety reasons, it is highly undesirable to consider storing these products on the drilling platform at all. Furthermore, the loading and transport of such products using tankers is associated with a number of technical problems and these operations will be quite expensive. Consequently, on-site combustion of the crude oil and gases is generally considered to be the most favorable way to dispose of the products.

Fjerning av gass ved forbrenning byr for øyeblikket ikke på noen store problemer og kan utføres ved hjelp av en enkel flam-megrop. På den annen side" må brennere for råolje tilfredsstille en rekke krav. For det første må de kunne behandle væsker som inneholder faste partikler og de må kunne operere innen et meget vidt strømningshastighetsområde, f.eks. fra mindre enn 1 m 3 pr. time til over 70 m 3 pr. time. Dessuten utvikler f orbrennmgs-prosessen en betraktelig varmemengde og det er nødvendig å beskytte installasjonene på boreplattformen. En vesentlig side ved problemet,er å unngå forurensning av sjøen ved at uforbrente oljedråper frigjøres, og å unngå forurensning av atmosfæren på grunn av røkutvikling. The removal of gas during combustion does not present any major problems at the moment and can be carried out using a simple flame pit. On the other hand" crude oil burners must satisfy a number of requirements. First, they must be able to process liquids containing solid particles and they must be able to operate within a very wide range of flow rates, for example from less than 1 m 3 per hour to over 70 m 3 per hour. In addition, the combustion process develops a considerable amount of heat and it is necessary to protect the installations on the drilling platform. An important aspect of the problem is to avoid pollution of the sea by the release of unburned oil droplets, and to avoid pollution of the atmosphere due to smoke generation.

Hitti,l har det vært anvendt brennere som har vært istand til å behandle oljer, til og med oljer inneholdende faste partikler, med relativt høye strømningshastigheter praktisk talt uten frigjøring .zv;uforbrente oljedråper. Slike brennere anvender en vannspruteskjerm for å beskytte plattformen eller riggen fra ut-strålingen fra en intenst varm flamme såsom beskrevet i US patent nr. 3 565 562. Selv om disse brennere stort sett arbeider på en meget tilfredsstillende måte har de en ulempe. så lenge oljens strømningshastighet er liten (f.eks. mindre enn 1 m 3 pr., time) er det mulig å forbrenne de væskeformede hydrokarboner uten vesentlig røkutvikling. Ved høyere strømningshastigheter kan imidlertid forbrenningen av råolje utvikle store mengder tykk røk som oppløses sent og som følgelig er brysom, spesielt under forhold der boreplattformen befinner seg nær en kystlinje. Heretofore, burners have been used which have been able to process oils, even oils containing solid particles, at relatively high flow rates with virtually no release of unburned oil droplets. Such burners employ a water spray screen to protect the platform or rig from the radiation from an intensely hot flame as described in US Patent No. 3,565,562. Although these burners generally work very satisfactorily, they have one drawback. as long as the oil's flow rate is small (eg less than 1 m 3 per hour) it is possible to burn the liquid hydrocarbons without significant smoke generation. At higher flow rates, however, the combustion of crude oil can develop large amounts of thick smoke which dissolves slowly and is consequently troublesome, especially in conditions where the drilling platform is located close to a coastline.

Det er følgelig et formål ved foreliggende oppfinnelse It is therefore an object of the present invention

å tilveiebringe en ny forbedret fremgangsmåte og et apparat som gjør det mulig å forbrenne væskeformede hydrokarboner, som utvin-nes fra en brønn under høye strømningshastigheter, ved en tilnærmet røkfri forbrenningsprosess, og på en slik måte at varmestrålingen fra forbrenningen minskes betraktelig. to provide a new improved method and an apparatus which makes it possible to burn liquid hydrocarbons, which are extracted from a well under high flow rates, by an almost smoke-free combustion process, and in such a way that the heat radiation from the combustion is considerably reduced.

Dette oppnås ved en fremgangsmåte og et apparat som angitt i patentkravene. This is achieved by a method and an apparatus as stated in the patent claims.

Ytterligere formål og fordeler ved oppfinnelsen vil fremgå av følgende beskrivelse i forbindelse med de vedlagte tegninger, hvor: Figur 1 er et sideriss av et apparat ifølge oppfinnelsen , Figur 2 er et riss sett forfra av apparatet i figur 1. Figur 3 er et skjematisk riss for å illustrere de geometriske forhold som gjør seg gjeldende når vannpartikkelstråler sprøytes inn i flammen. Figur 4 er et tverrsnitt av en vanninnsprøytingsdyse. Figur 5 er et lengdesnitt av en forstøver i apparatet vist i figur 1, og Further purposes and advantages of the invention will be apparent from the following description in connection with the attached drawings, where: Figure 1 is a side view of an apparatus according to the invention, Figure 2 is a front view of the apparatus in Figure 1. Figure 3 is a schematic view to illustrate the geometrical conditions that apply when jets of water particles are injected into the flame. Figure 4 is a cross section of a water injection nozzle. Figure 5 is a longitudinal section of an atomizer in the apparatus shown in Figure 1, and

figur 6 og 7 er tverrsnitt i planene 6-6 og 7-7 i figur 5". figures 6 and 7 are cross-sections in plans 6-6 and 7-7 in figure 5".

Et apparat ifølge prinsippet ved foreliggende oppfinnelse er vist i figur 1 og 2 og omfatter minst en brennerenhet, og kan generelt bestå av en gruppe på tre identiske brennerenheter 10a, 10b og lOc montert på en ramme 11. Brennerenheten lOa omfatter en forstøver 12a, en sylindrisk skjerm eller forbrennings-kappe 13a og et vanninnsprøytingsanlegg 14a. Brennerenhetene 10b og 10c omfatter samme elementer med samme henvisningstall med til-føyelse av henholdsvis b og c. An apparatus according to the principle of the present invention is shown in Figures 1 and 2 and comprises at least one burner unit, and can generally consist of a group of three identical burner units 10a, 10b and lOc mounted on a frame 11. The burner unit lOa comprises an atomizer 12a, a cylindrical screen or combustion jacket 13a and a water injection system 14a. The burner units 10b and 10c comprise the same elements with the same reference numbers with the addition of b and c respectively.

Hvert vanninnsprøytingsanlegg gjør det mulig å sprøyte vann inn i oljestråleflammen, og prøver har vist at vanninnsprøy-tingen gir meget gode resultater. Røken ble praktisk talt elimi-nert og varmestrålingen fra flammen minskes betraktelig. Den teoretiske forklaring av fenomenet er ikke særlig kjent. Røk-elimineringen skyldes sannsynligvis en mekanisk og kjemisk sam-virkning mellom vannstrålen og flammen. Fra et mekanisk syns-punkt ansees det for sannsynlig at sammenstøtene mellom partikler av utsprøytet vann og brennende oljepartikler bryter opp de sistnevnte og således bidrar til forstøvning av oljen. Dessuten finner det sannsynligvis sted en kjemisk reaksjon mellom vannet og oljen som resulterer i vesentlig lettere forbrenningsprodukter. Den flamme som oppnås ved vanninnsprøyting er faktisk meget lik flammen som frembringes ved forbrenning av-naturgass. Den redu-serte varmestråling er en følge av at når vannet fordamper ab-sorberer det en relativt stor varmemengde, og det fordampede vann danner en beskyttelse mot infrarøde stråler. Dessuten senker en endoterm reaksjon mellom vannet og oljen flammetemperaturen. Each water injection system makes it possible to inject water into the oil jet flame, and tests have shown that the water injection gives very good results. The smoke was practically eliminated and the heat radiation from the flame was considerably reduced. The theoretical explanation of the phenomenon is not particularly well known. The smoke elimination is probably due to a mechanical and chemical interaction between the water jet and the flame. From a mechanical point of view, it is considered likely that the collisions between particles of sprayed water and burning oil particles break up the latter and thus contribute to atomization of the oil. In addition, a chemical reaction probably takes place between the water and the oil, resulting in significantly lighter combustion products. The flame obtained by water injection is actually very similar to the flame produced by burning natural gas. The reduced heat radiation is a consequence of the fact that when the water evaporates, it absorbs a relatively large amount of heat, and the evaporated water forms a protection against infrared rays. In addition, an endothermic reaction between the water and the oil lowers the flame temperature.

Uansett årsaker har prøver vist at fremgangsmåten ved innsprøyting av vannet er særlig viktig. For det første bør hastigheten av vannstrømmen være mellom 1 og 1,8 ganger hastigheten til oljestrømmen (i volum). Uten vanninnsprøyting frembringer oljeforbrenningen en tykk sort røk. Hvis på den annen side en vannstrømningshastighet større enn 1,8 ganger oljehastigheten anvendes utvikles store mengder grå røk på vanndampbasis. En vann-strømningshastighet omkring 1,2 ganger oljehastigheten gir i de fleste tilfelle en klar flamme uten røk. Regardless of the reasons, tests have shown that the procedure for injecting the water is particularly important. First, the velocity of the water flow should be between 1 and 1.8 times the velocity of the oil flow (by volume). Without water injection, oil combustion produces thick black smoke. If, on the other hand, a water flow rate greater than 1.8 times the oil rate is used, large amounts of gray smoke are developed on a water vapor basis. A water flow rate of around 1.2 times the oil rate gives in most cases a clear flame without smoke.

Vannstrålens form og bevegelsesenergi bør være slik at så godt som alt vannet trenger dypt inn i flammen, men uten å gå helt gjennom den. Følgelig bør trykket i det tilførte vann være tilstrekkelig høyt, f.eks. i størrelsesorden 100 kg/cm 2, og en The shape and energy of movement of the water jet should be such that almost all of the water penetrates deep into the flame, but without going all the way through it. Consequently, the pressure in the supplied water should be sufficiently high, e.g. in the order of 100 kg/cm 2, and a

hensiktsmessig dysetype må brukes. Hver vannstråle må ha riktig retning, må ha liten.åpningsvinkel og må bestå av vanndråper av gitt størrelse. Det faktum at vannpartiklene må trenge dypt inn i flammen innebærer en tilpasset dråpestørrelse. Meget fint opp-delte vannpartikler, frembragt f.eks. ved hjelp av trykkluft, gir en ineffektiv vannsky som praktisk talt er fordampet, mens for appropriate nozzle type must be used. Each water jet must have the correct direction, must have a small opening angle and must consist of water droplets of a given size. The fact that the water particles have to penetrate deeply into the flame implies an adapted droplet size. Very finely divided water particles, produced e.g. using compressed air, produces an ineffective cloud of water that is practically evaporated, while for

grove vannpartikler i strålen faller som regn og tar med seg oljedråpene slik at det dannes en oljehinne på det underliggende vann. For å sikre at alt vannet trenger inn i flammen må strå- coarse water particles in the jet fall as rain and take the oil droplets with them so that an oil film forms on the underlying water. To ensure that all the water penetrates into the flame, straw must

lens åpningsvinkel være tilstrekkelig liten til at alt vannet konvergerer mot flammen. Det er også påkrevet at vinkelen mellom henholdsvis vannstrålenes symmetriakser og flammen er tilstrekkelig liten til at dråpene ikke går gjennom flammen. Under prøver ble de beste betingelser oppnådd med vannstråler som had-de en åpningsvinkel omkring 15°," når dyselinjen dannet en vinkel på ca. 7 - 8° med flammelinjen, og når dysestrålene besto av vanndråper med en diameter i størrelsesorden én millimeter. the opening angle of the lance must be sufficiently small for all the water to converge towards the flame. It is also required that the angle between the symmetry axes of the water jets and the flame is sufficiently small that the droplets do not pass through the flame. During tests, the best conditions were obtained with water jets that had an opening angle of about 15°, when the nozzle line formed an angle of about 7 - 8° with the flame line, and when the nozzle jets consisted of water droplets with a diameter of the order of one millimeter.

Brennerenhetene 10a, 10b og 10c vist på figurene 1 og The burner units 10a, 10b and 10c shown in figures 1 and

2 er montert på en ramme 11 som f.eks. er satt sammen av en fir-kantet hoveddel 15 i hvis hjørner er festet to bakre stendere 16 og to fremre stendere 17 kortere enn de bakre stendere 16. I figur 1 er en av de fremre stendere 17 fjernet for å vise vann-innsprøytingsanlegget 14a. En mellomliggende horisontal støtte er festet til øvre ende av de fremre stendere 17 og til et mellomliggende parti av de bakre stendere 16. Denne mellomliggende støtte består av tre sideelementer 20, 21 og 22 forbundet ved hjelp av tre tverrelementer 23, 24 og 25 vinkelrett på sideele-mentene. De øvre ender av de bakre stendere 16 er forbundet ved hjelp av et øvre tverrelement 26 i hvis midte er vinkelrett festet et øvre sideelement 27 hvis forende er festet til tverrele-mentet 25 ved hjelp av en midtre stender 28. Brennerenheten 10a er festet under den mellomliggende støtte og brennerenhetene 10b og lOc over denne støtte ved hjelp av rettvinklede braketter og bolter (ikke vist). En slik ramme av relativt små dimensjoner tillater enkel demontering av de øvre brennerenheter lob og lOc for transport. 2 is mounted on a frame 11 which e.g. is assembled from a square main part 15 in the corners of which are fixed two rear uprights 16 and two front uprights 17 shorter than the rear uprights 16. In figure 1 one of the front uprights 17 is removed to show the water injection system 14a. An intermediate horizontal support is attached to the upper end of the front struts 17 and to an intermediate part of the rear struts 16. This intermediate support consists of three side elements 20, 21 and 22 connected by means of three transverse elements 23, 24 and 25 perpendicular to the side elements. The upper ends of the rear uprights 16 are connected by means of an upper transverse element 26 in the middle of which is perpendicularly attached an upper side element 27 whose front end is attached to the transverse element 25 by means of a central upright 28. The burner unit 10a is attached below the intermediate support and the burner units 10b and 10c above this support by means of right-angled brackets and bolts (not shown). Such a frame of relatively small dimensions allows easy disassembly of the upper burner units lob and lOc for transport.

Hjul 30 er montert på yttersiden av hoveddelen 15 og kan bevege seg på en sirkulær horisontal skinnegang 31 festet til enden av en bjelke med firkant-tverrsnitt og generelt angitt ved Wheels 30 are mounted on the outside of the main part 15 and can move on a circular horizontal track 31 attached to the end of a beam of square cross-section and generally denoted by

32. Denne bjelke 32, som f.eks. kan være omkring 15 m lang, gjør det mulig å montere apparatet på siden av bor-plattformen utenfor plattformens ytre begrensningslinjer for å redusere oppvarming av plattformens utstyr. Bjelken 32 er av i og for seg kjent kon-struksjon med vinkeljern og andre konstruksjonselementer valgt i 32. This beam 32, which e.g. can be around 15 m long, makes it possible to mount the device on the side of the drilling platform outside the platform's outer boundary lines to reduce heating of the platform's equipment. The beam 32 is of a construction known per se with angle iron and other structural elements selected in

samsvar med de krefter som skal opptas.. Hjulene 30 gjør det mulig å rotere apparatet om en vertikal akse 33, slik at det kan plase-res i en gunstig stilling i forhold til vindretningen. Apparatets rotasjonsbevegelses kan fjernstyres selv under produksjonstesting, ved hjelp av kabler (ikke vist) eller lignende. accordance with the forces to be taken up. The wheels 30 make it possible to rotate the device about a vertical axis 33, so that it can be placed in a favorable position in relation to the direction of the wind. The device's rotational movement can be remotely controlled even during production testing, using cables (not shown) or the like.

Forstøveren 12a er utstyrt med en sylindrisk form om en midtlinje 34a som utgjør flammens symmetriakse. Forstøveren 12a omfatter et oljeinnløpsrør 35a anordnet koaksialt med denne linje og et luftinnløpsrør 16a anordnet radielt. Forstøveren 12a, som skal beskrives mer detaljert nedenfor, er konstruert for å frembringe en oljestråle langs midtlinjen 34a. Den sylindriske skjerm 13a som er åpen i begge ender er montert koaksialt med forstøveren 12a, idet skjermens bakside tilnærmet befinner seg i samme plan som forstøverens forside. Skjermen er fortrinnsvis fremstilt av en ildfast metallplate og er konstruert for å stabilisere olje-strålens flamme. Ved forstøverens utløp oppstår turbulens som be-virker at de brennende oljedråper som hele tiden antenner oljestrålen nær utløpet av forstøveren 12a føres tilbake. Videre kan en hjelpe-fitting 37a (figur 2) festet under forstøveren tilføres gass for å frembringe en kontinuerlig hjelpeflamme som kan gjen-antenne oljestrålen i tilfelle flammen går ut, f.eks. som følge av midlertidig produksjon av ikke-brennbart fluidum. The atomizer 12a is equipped with a cylindrical shape about a center line 34a which forms the flame's axis of symmetry. The atomizer 12a comprises an oil inlet pipe 35a arranged coaxially with this line and an air inlet pipe 16a arranged radially. The atomizer 12a, which will be described in more detail below, is designed to produce an oil jet along the center line 34a. The cylindrical screen 13a, which is open at both ends, is mounted coaxially with the atomizer 12a, the rear side of the screen being approximately in the same plane as the front side of the atomizer. The screen is preferably made of a refractory metal plate and is designed to stabilize the flame of the oil jet. Turbulence occurs at the outlet of the atomizer, which causes the burning oil droplets that constantly ignite the oil jet near the outlet of the atomizer 12a to be carried back. Furthermore, an auxiliary fitting 37a (figure 2) attached below the atomizer can be supplied with gas to produce a continuous auxiliary flame which can re-ignite the oil jet in the event that the flame goes out, e.g. as a result of temporary production of non-combustible fluid.

Vanninnpsrøytingsanlegget 14a omfatter en rørformet ring 40a montert rundt forenden av skjermen 13a og utstyrt med en rekke dyser 41a jevnt fordelt rundt ringen 40a, idet ringen er forbundet til et vanninnløpsrør 43a (figur 1) i sin nedre del. Som vist i figur 4 omfatter hver dyse 41a et rør 70 med en midtre boring 71 og gjenger 72 og 73 ved hver ende. Et deksel 74 er fastskrudd på ytre ende av røret 70 og har en midtre åpning 75 som vist. En forsenkning 76 er anordnet i ytre ende av røret 70 og radielle ar-mer 77 på en strømningsnål 78 opptas mellom dekslet 74 og forsenk-ningens endevegg slik at nålen holdes i sentral stilling i strøm-ningsbanen gjennom dysen. En dyse konstruert som vist i figur 4 er et eksempel på en dyse av en type som danner en vannstråle med den riktige åpningsvinkel på omkring 15°. Hver dyse er symmet-risk om en dyselinje 42a som faller sammen med symmetriaksen til vannstrålen, og aksen konvergerer mot flammelinjen 34a. The water inlet system 14a comprises a tubular ring 40a mounted around the front end of the screen 13a and equipped with a number of nozzles 41a evenly distributed around the ring 40a, the ring being connected to a water inlet pipe 43a (figure 1) in its lower part. As shown in Figure 4, each nozzle 41a comprises a tube 70 with a central bore 71 and threads 72 and 73 at each end. A cover 74 is screwed onto the outer end of the tube 70 and has a central opening 75 as shown. A recess 76 is arranged at the outer end of the tube 70 and radial arms 77 of a flow needle 78 are accommodated between the cover 74 and the end wall of the recess so that the needle is held in a central position in the flow path through the nozzle. A nozzle constructed as shown in figure 4 is an example of a nozzle of a type which forms a jet of water with the correct opening angle of about 15°. Each nozzle is symmetrical about a nozzle line 42a which coincides with the axis of symmetry of the water jet, and the axis converges towards the flame line 34a.

Som vist i figur 3 forløper den forstøvede oljestråle utover foran forstøverhodet 12a og brenner langs og omkring symmetriaksen 34a med en generelt kjegleformet flamme hvor flamme-fronten ligger ca. 30 cm foran forstøverutløpet. Linjen 38 kan ansees for å ligge i ytterflaten til kjeglen og angir således bevegelsesbanen til de ytterste oljedråpene. I et typisk eksempel er oljestråle-kjeglens åpningsvinkel ca. 15°. Symmetriaksen 42a til vannstrålen som også er kjegleformet, konvergerer mot linjen 34a og danner en mindre vinkel med sistnevnte, idet vinkelen er mindre enn ca. 15° og fortrinnsvis 7° til 8°. Hver dyse, innført gjennom røret 43a og ringen 40a, er innrettet for å frembringe en svakt divergerende vannstråle hvis symmetriakse 42a konvergerer mot linjen 34a og hvis åpningsvinkel er relativt liten, slik at de ytre vanndråper, dvs. de vanndråper hvis bane danner den minste vinkel med linjen 34a, konvergerer mot linjen 38. Med andre ord er halve verdien av vannstrålens åpningsvinkel mindre enn den vinkel som dannes mellom linjen 42a og linjen 38 langs hvilken de ytterste oljedråper beveger seg. På denne måte oppnås at praktisk talt alt det utstrømmende vann trenger inn i den brennende olje-flamme. Som et videre eksempel kan delene i en typisk utførelses-form være av en slik størrelse at symmetriaksen 42a til vannstrålene skjærer symmetriaksen 34a til oljestrålen i et punkt A som ligger ca. 3,5 m foran forsiden av forstøverhodet 12a. på den annen side skjærer bevegelsesbanen til de innerste vanndråper aksen 34a i et punkt B som ligger ca. 2 m foran utløpet av forstøverho-det 12a. I det geometriske arrangement som er vist i figur 3 er vinkelen mellom linjene 38 og 42a omkring 14,5° hvilket tilfreds-stiller den betingelse at halve verdien av åpningsvinkelen til vannstrålen ikke skal være større enn denne vinkel. Det skal selvsagt forståes at strålens åpningsvinkel kan være noe større, opptil ca. 28 - 30°, og fremdeles oppnå at alle vanndråpene be-veges mot flammen. As shown in Figure 3, the atomized oil jet extends outwards in front of the atomizer head 12a and burns along and around the axis of symmetry 34a with a generally cone-shaped flame where the flame front lies approx. 30 cm in front of the atomizer outlet. The line 38 can be considered to lie on the outer surface of the cone and thus indicates the path of movement of the outermost oil droplets. In a typical example, the opening angle of the oil jet cone is approx. 15°. The symmetry axis 42a of the water jet, which is also cone-shaped, converges towards the line 34a and forms a smaller angle with the latter, the angle being less than approx. 15° and preferably 7° to 8°. Each nozzle, inserted through the tube 43a and the ring 40a, is arranged to produce a slightly divergent jet of water whose symmetry axis 42a converges towards the line 34a and whose opening angle is relatively small, so that the outer water droplets, i.e. the water droplets whose path forms the smallest angle with line 34a, converges towards line 38. In other words, half the value of the opening angle of the water jet is less than the angle formed between line 42a and line 38 along which the outermost oil droplets move. In this way, it is achieved that practically all the flowing water penetrates into the burning oil flame. As a further example, the parts in a typical embodiment can be of such a size that the axis of symmetry 42a of the water jets intersects the axis of symmetry 34a of the oil jet at a point A located approx. 3.5 m in front of the front of the atomizer head 12a. on the other hand, the path of movement of the innermost water droplets intersects the axis 34a at a point B located approx. 2 m in front of the outlet of the atomizer head 12a. In the geometric arrangement shown in Figure 3, the angle between lines 38 and 42a is around 14.5°, which satisfies the condition that half the value of the opening angle of the water jet should not be greater than this angle. It should of course be understood that the opening angle of the beam can be somewhat larger, up to approx. 28 - 30°, and still achieve that all the water droplets are moved towards the flame.

Som vist på figur 1 og 2 finner luft og vanntilførsel til brennerenhetene 10a, 10b og lOc sted gjennom et flertall ro-tas jonsledd 45 montert i bjelken 32 langs vertikalaksen 33. Dette rotasjonsledd har tre faste deler 46,.47 og 48 som kommuniserer med tre mellomliggende bevegelige deler henholdsvis 50, 51 og 52. Et rør 53 som opptar oljen fra brønnen er forbundet til den faste delen 46. To andre rør 54 og 55 som tilfører henholdsvis vann og luft under trykk er tilkoblet de faste deler 47 og 48 i det roterende ledd. Den bevegelige del 50 er via et rør 56 tilkoblet et fordelingsledd 57 som via tre rør er tilkoblet de respektive oljetilførselsrør 35a, 35b og 35c. To av rørene 58a og 58b er vist i figur 2 og det rør som fører til den øvre høyre brennerenhet er ikke vist, men dette rør forutsettes å strekke seg oppover og til venstre for leddet 57 sett forfra. Den bevegelige del 51 er via et rør 60 tilkoblet et fordelingsledd 61 som er tilkoblet vanntilførselsrørene 43a, 43b og 43c. Den bevegelige del 52 er via et rør 63 tilkoblet et fordelingsledd 64 som er tilkoblet lufttilførselsrørene 36a, 36b og 36c på forstøveren. Vannrøret 54 er utstyrt med en strømningsstyreventil 66 ved hjelp av hvilken vannstrømmen kan reguleres. Denne styreventil er imidlertid ikke nødvendig dersom en regulerbar strømningspum-pe er tilgjengelig. As shown in Figures 1 and 2, air and water supply to the burner units 10a, 10b and 10c takes place through a plurality of rotary joints 45 mounted in the beam 32 along the vertical axis 33. This rotary joint has three fixed parts 46, 47 and 48 which communicate with three intermediate moving parts 50, 51 and 52, respectively. A pipe 53 which receives the oil from the well is connected to the fixed part 46. Two other pipes 54 and 55 which respectively supply water and air under pressure are connected to the fixed parts 47 and 48 in the rotating joint. The movable part 50 is connected via a pipe 56 to a distribution joint 57 which is connected via three pipes to the respective oil supply pipes 35a, 35b and 35c. Two of the pipes 58a and 58b are shown in Figure 2 and the pipe leading to the upper right burner unit is not shown, but this pipe is assumed to extend upwards and to the left of joint 57 seen from the front. The movable part 51 is connected via a pipe 60 to a distribution joint 61 which is connected to the water supply pipes 43a, 43b and 43c. The movable part 52 is connected via a pipe 63 to a distribution joint 64 which is connected to the air supply pipes 36a, 36b and 36c on the atomizer. The water pipe 54 is equipped with a flow control valve 66 by means of which the water flow can be regulated. However, this control valve is not necessary if an adjustable flow pump is available.

Om ønskelig kan en vannsprutskjerm settes opp mellom brennerenhetene og utstyret på boreplattformen. Denne vann-skjermen kan innrettes f.eks. ved hjelp av et horisontalt rør 67 festet ved hjelp av egnede anordninger på en mellomliggende del av bjelken 32 og utstyrt med dyser 68 rettet oppover og nedover i et vertikalt plan. Normalt er imidlertid denne skjermen ikke nødvendig på grunn av den minsking i varmestråling som er oppnådd på grunn av vanninnsprøytingen i flammen. Brennerenhetene 10a, lob og lOc er montert på rammen 11 slik at deres flammelin-jer danner en vinkel på ca. 10°, den nedre flammelinje er tilnærmet horisontal. To av flammelinjene, nemlig 34a og 34b, er anty-det i figur 1 og det skal forstås at flammelinjen til brennerenheten lOc er rettet svakt oppover og til venstre sett fra baksiden av enheten som vist i figur 2. If desired, a water splash screen can be set up between the burner units and the equipment on the drilling platform. This water screen can be arranged e.g. by means of a horizontal pipe 67 fixed by means of suitable devices on an intermediate part of the beam 32 and equipped with nozzles 68 directed upwards and downwards in a vertical plane. Normally, however, this shield is not necessary due to the reduction in heat radiation achieved due to the injection of water into the flame. The burner units 10a, lob and 10c are mounted on the frame 11 so that their flame lines form an angle of approx. 10°, the lower flame line is approximately horizontal. Two of the flame lines, namely 34a and 34b, are indicated in figure 1 and it should be understood that the flame line of the burner unit lOc is directed slightly upwards and to the left when viewed from the rear of the unit as shown in figure 2.

I figur 5, 6 og 7 er en av forstøverne, f.eks. 12a, vist i detalj. Forstøveren omfatter et sylindrisk hus 80 hvis boring 81 er åpen mot forsiden og hvis bakre tverrvegg er forsynt med en åpning 32 med mindre diameter og gjenget i sitt ytre parti. Åpningen 82 er innrettet for opptagelse av oljetilfør-selsrøret 35a. Huset 80 omfatter videre, i bakveggen til boringen 81, en sirkulær fordypning 83 innrettet for opptagelse av et mekanisk forstøverhode 84 med sylindrisk form, slik at det dannes et ringformet kammer 85 mellom forstøverhodets ytre overflate og boringen 81. I sitt bakre parti har det mekaniske forstøver-hodet 84 en rekke skrå gjennomløp 86 som bringer åpningen 82 i forbindelse med det ringformede kammer 85. I sitt fremre parti har forstøverhodet gjennomløp 87 som bringer det ringformede kammer 85 i forbindelse med en boring 90 utformet koaksialt i det mekaniske forstøverhodet 84. Disse gjennomløp 87, som er tangen-siale til boringen 90 som vist i figur 6, gir oljen som kommer fra det ringformede kammer 85 en rotasjonsbevegelse som på mekanisk sett frembringer en oljesprut. In Figures 5, 6 and 7, one of the atomizers, e.g. 12a, shown in detail. The atomizer comprises a cylindrical housing 80 whose bore 81 is open to the front and whose rear transverse wall is provided with an opening 32 of smaller diameter and threaded in its outer part. The opening 82 is designed to receive the oil supply pipe 35a. The housing 80 further comprises, in the rear wall of the bore 81, a circular recess 83 arranged for receiving a mechanical atomizer head 84 with a cylindrical shape, so that an annular chamber 85 is formed between the outer surface of the atomizer head and the bore 81. In its rear part, the mechanical atomizer head 84 a series of inclined passages 86 which bring the opening 82 into connection with the annular chamber 85. In its front part, the atomizer head has passages 87 which bring the annular chamber 85 into connection with a bore 90 designed coaxially in the mechanical atomizer head 84. These passage 87, which is tangential to the bore 90 as shown in Figure 6, gives the oil coming from the annular chamber 85 a rotational movement which mechanically produces an oil splash.

En tilnærmet konisk formet del 91 hviler mot det mekaniske forstøverhodet 84 og fastholder det i aksen til huset 80. Den koniske delen 91 omfatter en midtre konvergerende åpning 92 og et omkretsspor 93 i den ytterflate beregnet på en O-ring pak-ning 94. Nedstrøms av den koniske delen 91 er huset 80 forsynt med en luftinntakstilkobling 95 hvis radielle gjennomløp 96 er gjenget i sin ytre ende. På forsiden av huset 80 er ved hjelp av skruer 97 festet en ring 98 hvis bakside, sammen med boringen 81 og forsiden av den koniske delen 91, danner et ringformet kammer 100. En konvergerende-divergerende åpning er anordnet i senter av ringen 98 og tangensielle gjennomløp 101 (figur 7) er innrettet på baksiden av ringen mellom kammeret 100 og den sent-rale åpning. De konvergerende gjennomløp 101 former luften som kommer inn gjennom åpningen 96 til stråler som med en gitt vinkel treffer olje som forlater åpningen 92. På denne måte frembringes en ytterligere forstøvningseffekt ved luftstrålens anslag mot oljen. An approximately conical shaped part 91 rests against the mechanical atomizer head 84 and maintains it in the axis of the housing 80. The conical part 91 comprises a central converging opening 92 and a circumferential groove 93 in the outer surface intended for an O-ring seal 94. Downstream of the conical part 91, the housing 80 is provided with an air intake connection 95 whose radial passage 96 is threaded at its outer end. A ring 98 is attached to the front of the housing 80 by means of screws 97, the back of which, together with the bore 81 and the front of the conical part 91, forms an annular chamber 100. A converging-diverging opening is arranged in the center of the ring 98 and tangential passage 101 (figure 7) is arranged on the back of the ring between the chamber 100 and the central opening. The converging passages 101 shape the air entering through the opening 96 into jets which, at a given angle, strike the oil leaving the opening 92. In this way, a further atomization effect is produced when the air jet hits the oil.

Under drift sendes råoljen som produseres av en brønn under en produksjonstest gjennom røret 53 til de tre forstøvere 12a, 12b og 12c. Likeledes sendes trykkluft eller gass som produseres av brønnen, hvis det er tilstrekkelig mengder av denne gass, via røret 55 til de tre forstøvere. Videre sendes vann under trykk gjennom røret 54 til vanninnsprøytingsorganene. Når hjelpeflammene 37a, 37b og 37c på forhånd er tent, f.eks. ved hjelp av en konvensjonell elektrisk anordning (ikke vist), an-tennes de utsprøytede oljestråler idet flammene stabiliseres ved hjelp av de omhyllende skjermer 13a, 13b og 13c. Vannstrømmen reguleres deretter ved hjelp av styreventilen 66 slik at det oppnås en klarest mulig flamme kombinert med minst mulig røk. En slik anordning kan brenne omkring 10 000 fat olje pr. dag ved et middels trykk på o ca. 12 kg/cm 2 og opptil 15 000 fat pr. dag ved høyt oljetrykk. Ved små oljemengder pr. tidsenhet er det mulig å frakoble to brennere og å føre hele oljestrømmen inn i f.eks. brennerenheten lOa. Prøver med denne brenner har vist at den forstøvning som oppnås på grunn av luften er størst ved små oljemengder pr. tidsenhet, mens det ved store oljemengder pr. tidsenhet har den mekaniske forstøvning som frembringes ved hjelp av den mekaniske forstøver 84 som er størst. Ved store oljemengder pr. tidsenhet kan i virkeligheten luft eller gasstilførselen eli-mineres uten endring i forbrenningen. De to systemer er således komplementære ved at de sørger for riktig forstøvning uansett strømningsmengde pr. tidsenhet. Videre skal det bemerkes at olje-strømmen gjennom forstøveren 12a finner sted gjennom store åp-ninger som tillater forholdsvis store faste partikler å passere. Som ovenfor nevnt er dette trekk særlig verdifullt ved behand-ling av olje som kommer direkte fra en brønn. En slik forstø- During operation, the crude oil produced by a well during a production test is sent through pipe 53 to the three atomizers 12a, 12b and 12c. Likewise, compressed air or gas produced by the well, if there are sufficient quantities of this gas, is sent via pipe 55 to the three atomizers. Furthermore, water is sent under pressure through the pipe 54 to the water injection means. When the auxiliary flames 37a, 37b and 37c are lit in advance, e.g. by means of a conventional electrical device (not shown), the sprayed oil jets are ignited while the flames are stabilized by means of the enveloping screens 13a, 13b and 13c. The water flow is then regulated using the control valve 66 so that the clearest possible flame combined with the least possible smoke is achieved. Such a device can burn around 10,000 barrels of oil per day at a medium pressure of o approx. 12 kg/cm 2 and up to 15,000 barrels per day at high oil pressure. For small amounts of oil per unit of time, it is possible to disconnect two burners and to lead the entire oil flow into e.g. the burner unit lOa. Tests with this burner have shown that the atomization achieved due to the air is greatest with small amounts of oil per unit of time, while in the case of large quantities of oil per unit of time has the mechanical atomization produced by means of the mechanical atomizer 84 which is the largest. In case of large quantities of oil per unit of time, the air or gas supply can in fact be eliminated without any change in the combustion. The two systems are thus complementary in that they ensure correct atomisation regardless of the flow rate per unit of time. Furthermore, it should be noted that the oil flow through the atomizer 12a takes place through large openings which allow relatively large solid particles to pass. As mentioned above, this feature is particularly valuable when treating oil that comes directly from a well. Such an understanding

ver er således særlig velegnet for forstøvning av råolje som kan inneholde faste partikler, og hvor oljemengden pr. tidsenhet kan variere innen vide grenser. ver is thus particularly suitable for atomizing crude oil which may contain solid particles, and where the amount of oil per unit of time can vary within wide limits.

Selv om en spesiell utførelsesform av oppfinnelsen er vist og beskrevet vil en fagmann på området forstå at visse modi-fikasjoner og variasjoner både i utforming og detaljer kan tenkes utført uten å avvike fra oppfinnelsens grunnleggende idé. For eksempel kan det anvendes et apparat med bare en forstøver med tilhørende vanninnsprøytingsanlegg ved små strømningsmengder pr. tidsenhet eller hvor det forøvrig måtte være hensiktsmessig ved en spesiell anvendelse. Som følge av de førnevnte fordeler og spesielt som følge av røkelimineringen har apparatet ifølge oppfinnelsen også andre anvendelsesområder enn for produksjonstesting i sjøområder. En slik brenner kan være verdifull for brenning av olje fra brenner på land, og generelt overalt hvor hurtig fjerning av væskeformede hydrokarboner er ønskelig, f.eks. når transport eller lagring innebærer risiko. Even though a particular embodiment of the invention has been shown and described, a person skilled in the field will understand that certain modifications and variations both in design and details can be imagined without deviating from the basic idea of the invention. For example, a device with only one atomizer with an associated water injection system can be used for small flow quantities per unit of time or where otherwise it may be appropriate for a particular application. As a result of the aforementioned advantages and especially as a result of the smoke elimination, the device according to the invention also has other areas of application than for production testing in sea areas. Such a burner can be valuable for burning oil from burners on land, and generally wherever rapid removal of liquid hydrocarbons is desirable, e.g. when transport or storage involves risk.

Claims

1. Method for burning liquid hydrocarbons produced from a well, where an atomized spray or jet of liquid hydrocarbons is produced which is directed along and around a central direction and after ignition burns in an open air area, characterized by jets of small water particles being introduced in the burning hydrocarbons from jet outlets arranged radially outside said central direction, in such a way that the water particles penetrate into the burning hydrocarbons, but without passing completely through them, to ensure virtually smoke-free combustion of the hydrocarbons.

2. Method as set forth in claim 1, characterized in that the axis of symmetry of each water jet forms an angle of less than 15° with the mean direction of the hydrocarbon jet, with half the opening angle of each water jet not greater than the angle between the axis of symmetry of the water jet and the line along which the outermost particles of the hydrocarbon jet moves, so that almost the entire water jet is introduced into the burning hydrocarbons.

3. Method as stated in claim 2, characterized in that the angle between the axis of symmetry of each water jet and the mean direction of the hydrocarbon jet is approx. 7 to 8°.

4. Method as stated in one of claims 1 to 3, characterized in that the water particles in the water jets have a diameter of around 1 mm.

5. Method as set forth in one of claims 1 to 4, characterized in that the ratio between the flow volume of the water and the flow volume of the liquid hydrocarbons lies in the range from 1 to 1.8.

6. Method as specified in claim 5, characterized in that said ratio is approximately equal to 1.2.

7. Method as stated in claim 5 or 6, characterized in that it includes regulation of the water flow volume to achieve the clearest possible flame of burning hydrocarbons.

8. Method as stated in one of claims 1 to 7, characterized in that the water jet outlets are arranged in a circle which is concentric with and extends completely around the central direction.

9. Apparatus for carrying out the method according to one of the preceding claims for burning liquid hydrocarbons produced from a well, which apparatus comprises an atomizer (12a) with means for absorbing liquid hydrocarbons from the well to form an atomized spray or jet of these which is directed longitudinally and around a central direction (34a) and after ignition burns in an open air area in front of the atomizer, characterized in that it comprises a number of jet nozzles (41a) arranged radially outside the central direction for introducing jets of water particles into the burning hydrocarbons, as the water jet nozzles are arranged in such a way that the water particles penetrate into the burning hydrocarbons, but do not penetrate completely through them to ensure almost complete combustion of the hydrocarbons.

10. Apparatus as stated in claim 9, characterized in that the water jet nozzles are arranged such that the axis of symmetry of each jet of water particles forms an angle of less than 15° with the mean direction of the hydrocarbon jet, and that half the opening angle of each water jet is not greater than the angle between the water jet's axis of symmetry and the line along which the outermost particles of the hydrocarbon jet move, so that almost the entire water jet penetrates the burning hydrocarbons.

11. Apparatus as stated in claim 9 or 10, characterized in that it comprises means for mounting water jet nozzles in a ring around the central direction so that the jets of water particles spring out from points around the entire exit section of the burning hydrocarbons.

12. Apparatus as set forth in one of claims 9 to 11, characterized in that it comprises means for supplying water to the jet nozzles as well as a flow control valve (66) on the supply means to enable adjustment of the ratio between the water flow volume and the flow volume of the liquid hydrocarbons.

13. Apparatus as stated in claim 11, characterized in that it comprises screen members (13a) which surround the center direction and are mounted coaxially with this for improving the mixture of the atomized hydrocarbon jet and air, the water jet nozzles being mounted around the downstream end of the screen members.

14. Apparatus as set forth in one of claims 9 to 13, characterized in that the atomizer includes organs which add a rotary movement to the liquid hydrocarbons so that the atomization effect is improved.

15. Apparatus as set forth in one of claims 9 to 14, characterized in that the atomizer comprises devices for the impact of a gaseous fluid under pressure against the liquid hydrocarbons so that a further improved atomization effect is achieved.

16. Apparatus as stated in claim 13, characterized in that the atomizer, the screen members and the water jet nozzles comprise a unit which is mounted on a frame, and that it includes a beam (32) which is arranged to be attached to the side of a drilling platform, as well as means for mounting the unit on the beam for rotation about a vertical axis.

17. Apparatus as set forth in one of claims 9 to 16, characterized in that it comprises at least a second and a third atomizer (12b, 12c) with means for absorbing liquid hydrocarbons from the well, to form a second and third atomized sprays or jets of hydrocarbons which are directed along and about the second and third mean directions (34b, 34c) and which after ignition burns in the open air area, as well as a second and third number of water jet nozzles arranged radially outside the second and third central directions and connected respectively to the second and third atomizers for introducing jets of water particles into the burning hydrocarbons in such a way that the water droplets penetrate into the burning hydrocarbons, but do not completely penetrate these to ensure virtually smoke-free combustion of the hydrocarbons.

18. Apparatus as stated in claim 17, characterized in that the first-mentioned central direction is directed approximately horizontally, while the second and third central directions are directed divergently outwards from the first central direction.

19. Apparatus as stated in claim 17 or 18, characterized in that the screen members (13a, 13b, 13c) are associated with each atomizer for improving the mixture of hydrocarbon jets and air.

20. Apparatus as stated in one of claims 17 to 19, characterized in that it comprises an annular water supply pipe (40a) arranged around the downstream end of each screen member, the number of nozzles connected to each atomizer being attached to a respective water supply pipe.